مقدمه

تابلوهای برق وظیفه حفاظت، کنترل، ثبت داده ها و توزیع توان به سمت مصرف کننده را بر عهده دارند. یک تابلو برق استاندارد در سیستمهای LV دارای تجهیزاتی است که بتواند عملکردهای مذکور را فراهم سازد. با داشته این عملکردها سیستم قدرت میتواند با حداکثر قابلیت اطمینان بار خود را تأمین کرده و از خاموشیهای بی دلیل جلوگیری شود. در ادامه به بررسی، تحلیل و نحوه انتخاب هر یک از تجهیزات ضروری تابلو برق برای مراکز داده می پردازیم.

عناصر ضروری تابلوهای برق

این تجهیزات عبارتند از:

1- رله و کلیدهای قدرت در تابلو برق

این تجهیزات وظیفه حفاظت سیستم قدرت در برابر اضافه جریان را بر عهده دارند. این اضافه جریانها میتوانند به صورت اضافه بار، انواع اتصال کوتاه از قبیل اتصال کوتاه سه فاز، دوفاز به هم، دوفاز به زمین و یا تکفاز به زمین باشد. بناباین کلیدها میتوانند حفاظتهای 50/51 , 50n/51n را با توجه به نوع اسکیم حفاظتی خود تشخیص داده و یا قطع کنند. در برخی موارد حفاظتهای جریانی دیگری نیز مورد نیاز بوده که با قرار دادن رله های حفاظتی میتوان حفاظت مورد نظر را تأمین نمود. شکل زیر یک کلید قدرت را نشان میدهد. حفاظتهای عمومی مورد نیاز در سیستم قدرت (قابل اضافه کردن به تابلو برق) عبارتند از:

رله های جریانی

50/51: این حفاظت در تمامی کلیدهای قدرت تابلوها مورد نیاز است. عموماً تمامی کلیدهای LV دارای اسکیم حفاظتی فوق به صورت پیشفرض هستند. 50n/51n: این حفاظت به منظور تشخیص نشتی جریان کاربرد داشته و در مواردی مانند کلید خروجی ترانسفورمر، برای تشخیص اتصال کوتاه بین ترانسفورمر و تابلو مورد نیاز است. (در این صورت سیستم ارت ترانسفورمر تابلو باید TNC و پایین دست تابلو TNS بوده و رله حفاظتی مجزا برای این امر قرار داده شود.) 67: در صورتی که از دیزل ژنراتورهای موازی شده استفاده میکنید، حتماً این حفاظت را در تابلوی خود قرار دهید. چرا که ممکن است یکی از دیزل ژنراتورها در قسمت موتور خود دچار خاموشی شود و ژنراتور تبدیل به موتور شده و توان به صورت معکوس وارد ژنراتور شود. همچنین این حفاظت، اتصال کوتاه بین ژنراتور و تابلو را نیز تشخیص میدهد. 37: این حفاظت که به Undercurrent معروف است، در صورت کاهش بیش از حد جریان، فرمان قطع به کلید را صادر میکند. در دیزل ژنراتورهای موازی شده، در صورت کم بودن بار، برای جلوگیری از آسیب به دیزل، میتوان با استفاده از این حفاظت، دیزل ژنراتورهای اضافه را از مدار خارج نمود.

رله های ولتاژی

25: رله چک سنکرون بوده که در صورت نیاز به سنکرون کردن دیزلها با هم و یا با برق شهر مورد نیاز میباشد. البته عمدتاً ژنراتورها به صورت داخلی دارای حفاظت فوق هستند. 27: حفاظت کاهش ولتاژ دائمی خط میباشد. 59: حفاظت افزایش ولتاژ دائمی خط است. رله های مکانیکی: رله هایی مانند بوخهلتس، رله دمای روغن، رله ارتفاع روغن و ... نیز از جمله رله هایی بوده که برای حفاظت ترانسفورماتور به کار خواهند رفت. این رله ها بر روی ترانسفورماتور نصب شده و سیگنال آنها به تابلو برق انتقال داده میشود. ویژگیهای مهم کلید قدرت عبارتند از : جریان نامی، تعداد پل، قدرت قطع اتصال کوتاه، تکنولوژی قطع و اسکیم حفاظتی که با مطالعه مقاله "نحوه محاسبه قدرت اتصال کوتاه" میتوانید این چهار پارامتر را برای یک کلید انتخاب کنید.

2- سرج ارستر (SPD)

این تجهیز به منظور حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای ناگهانی به کار برده میشود. این اضافه ولتاژها میتوانند در اثر صاعقه و یا کلیدزنی ایجاد شده باشند. برای حفاظت در برابر اضافه ولتاژهای صاعقه باید از ارسترهای کلاس 1+2 و برای اضافه ولتاژهای کلیدزنی باید از ارسترهای کلاس 2 استفاده نمود. انتخاب ارستر و نحوه کوردینیشن آن را میتوانید در مقاله مربوطه مطالعه بفرمائید. شکل زیر یک ارستر قابل نصب بر روی ریل در تابلو برق را نشان میدهد. بهتر است ارستر به گونه ای انتخاب شود که کنتاکت وضعیت آن به سیستم BMS ارسال شود. همچنین میتوان وضعیت ارستر را توسط چراغ سیگنال بر روی درب تابلو به نمایش گذاشت.

3- پاورمترها در تابلو برق:

پاورمترها تجهیزاتی هستند که پارامترهای سیستم قدرت را اندازه گیری کرده و به بهره بردار نشان میدهند. بهتر است پاورمتر انتخابی به گونه ای باشد که پارامترهای زیر را به بهره بردار نشان دهد:

• ولتاژ خط، ولتاژ فاز و میزان عدم تعادل ولتاژ
• جریان خطوط، هارمونیک جریان و THD
• ضریب توان واقعی و ضریب توان جابجایی
• بیشینه و کمینه پارامترهایی همچون ولتاژ و جریان در یک زمان مشخص
• توان حقیقی، راکتیو و ظاهری هر فاز
• میزان انرژی مصرف شده در هر فاز

همچنین بهتر است این تجهیز دارای پورت خروجی مناسب جهت ارتباط با سیستم BMS باشد. شکل زیر نمونه ای از یک پاورمتر مرسوم با نام PM2220 را نشان میدهد. یکی دیگر از پاورمترهای پراستفاده در مراکز داده Nemo96HD میباشد.

4- شمش و مقره تابلو برق:

شمشها در تابلو برق وظیفه انتقال جریان از ورودیها به سمت فیدرهای خروجی را بر عهده دارند. جنس شمش میتواند مسی و یا آلومینیومی باشد. شمشها توسط مقره ها از بدنه تابلو عایق میشوند. مقره ها علاوه بر ایجاد خاصیت عایقی بین شمش و بدنه تابلو، وظیفه تحمل بارهای مکانیکی وارد شده به شمش در هنگام اتصال کوتاه را نیز بر عهده دارند. با توجه به سایز، نحوه نصب شمش، رنگی بدون یا نبودن و دمای محیط، شمشها ظرفیت جریاندهی متفاوتی دارند. جدول زیر مقدار جریان عبوری مجاز از شمش با توجه به تابلوهای ABB نشان داده شده است. توصیه میشود سایزینگ شمش بر اساس 1/5 برابر جریان نامی کلید ورودی تابلو صورت پذیرد. دلیل این عمل وجود هارمونیکها در مراکز داده، استفاد از وارنیش حرارتی بر روی شمش و جلوگیری از تبادل گرما و سوراخکاری شمش میباشد.

5- مدارات کنترلی:

مدارات کنترلی شامل PLCها، رله های شیشه ای، ترمینالهای کنترلی و پوش باتنها هستند. این مدارات وظیفه کنترل کلیدها را بر عهده دارند. بهتر است تغذیه این مدارات جداگانه ازتغذیه تابلو بوده و به صورت 110 ولت DC تأمین شود. این مهم را میتوان با استفاده از یک دستگاه یکسوساز انجام داد. تابلوهای برق موجود در مراکز داده عموماً با استانداردهای Sivacon، ریتال و یا okken ساخته میشوند.